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Untersuchung der schnellen Gitteraufheizung in dünnen (Halb-)Metallfilmen mit Hilfe zeitaufgelöster Elektronenbeugung

Ligges, Manuel

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die schnelle Gitteraufheizung in dünnen Metall- und Wismutschichten nach optischer Kurzimpulsanregung untersucht. Durch Bestrahlung dünner Festkörperfilme mit ultrakurzen (Femtosekunden-) Laserimpulsen entsteht für kurze Zeiten ein extremer Nichtgleichgewichtszustand: Das elektronische System wird stark angeregt, während das Gittersystem „kalt“ bleibt. Es folgt ein energetischer Austausch zwischen beiden Systemen, der auf der Elektron-Phonon-Wechselwirkung beruht und zur Aufheizung des Gittersystems führt. Diese Gitteraufheizung kann anhand des Debye-Waller-Effektes im Elektronenbeugungsbild beobachtet werden. Mit Hilfe des Anrege-Abfrage-Schemas lässt sich durch eine Serie von Momentaufnahmen diese Gitteraufheizung zeitaufgelöst beobachten. Die experimentell ermittelten Zeitskalen für diesen Prozess lassen Rückschlüsse auf die Elektron-Phonon-Kopplung in den untersuchten Materialien zu. In dieser Arbeit wurde ein zeitauflösendes Transmissionselektronenbeugungsexperiment mit Sub-Pikosekunden zeitlicher Auflösung aufgebaut und optimiert. Mit Hilfe dieses Experimentes wurde die schnelle Gitteraufheizung in dünnen Gold-, Silber-, Kupfer- und Wismutfilmen untersucht. Das beobachtete Aufheizverhalten der Metallfilme zeigt Übereinstimmungen mit theoretischen Vorhersagen verschiedener Modellrechnungen. Die Ergebnisse der Messungen an Wismutfilmen zeigen ein bisher nicht beobachtetes Kopplungsverhalten.

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Zitierform:

Ligges, Manuel: Untersuchung der schnellen Gitteraufheizung in dünnen (Halb-)Metallfilmen mit Hilfe zeitaufgelöster Elektronenbeugung. 2009.

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